Малка промяна с голям ефект: нов дизайн на батериите може да намали риска от пожари

От смартфоните в джобовете ни до електромобилите и електрическите тротинетки по улиците - литиево-йонните батерии са невидимият двигател на съвременния живот. Те са ефективни и надеждни, но носят и един добре познат риск: в определени условия могат да се прегреят и да се възпламенят, понякога с тежки последствия, предава CNN.

Именно върху този проблем работи екип от учени от Китайския университет в Хонконг, които представят обещаващо решение - малка, но ключова промяна в състава на батериите, която може значително да повиши тяхната безопасност, без да изисква революция в производството.

Защо батериите понякога се запалват?

Литиево-йонните батерии съдържат запалим електролит - течна смес от литиеви соли и органични разтворители, която позволява на електричния заряд да се движи. При физическо увреждане, презареждане, екстремни температури или производствени дефекти батерията може да стане нестабилна и да навлезе в опасен процес, известен като „термичен пробив". Тогава температурата се повишава рязко и рискът от пожар е реален.

Този проблем е особено чувствителен в авиацията, където батериите в преносимите устройства са навсякъде, а пожар на борда може да има катастрофални последици. Не по-малко уязвими са домовете и бизнеситеq особено с нарастващата употреба на електрически велосипеди и тротинетки.

Решението: интелигентен електролит

Новият подход, разработен от екипа на изследователката Юе Сун, не променя цялостния дизайн на батерията. Вместо това учените заменят химичния състав на електролита с двукомпонентна формула, която реагира различно в зависимост от температурата.

При нормални условия първият разтворител поддържа стабилна химична структура и висока производителност. Но ако батерията започне да се нагрява, вторият разтворител „поема контрола", забавя реакциите и предотвратява опасното прегряване.

Резултатите от лабораторните тестове са впечатляващи: при пробив с метален пирон температурата на батерията с новия електролит се повишава с едва 3,5°C, докато стандартната батерия достига над 500°C - температура, при която пожарът е почти неизбежен.

Една от големите дилеми в батерийните технологии е балансът между ефективност и безопасност. Както обяснява Юе Сун, подобряването на производителността обикновено изисква оптимизация на реакциите при стайна температура, докато безопасността зависи от поведението на батерията при екстремни условия.

Новият електролит успява да преодолее този компромис. Батериите запазват над 80% от капацитета си след 1000 цикъла на зареждане, без негативно влияние върху дълготрайността или мощността.

Голямото предимство на разработката е, че тя може сравнително бързо да бъде внедрена в съществуващите производствени линии. Електролитът е течност, което означава, че може просто да бъде заменен, без ново оборудване или сложни процеси.

Производствените разходи биха се повишили минимално, а при масово производство цената би останала близка до тази на сегашните батерии. В момента учените водят разговори с производители, а технологията може да достигне до пазара в рамките на три до пет години.

Какво означава това за ежедневието ни?

По-безопасни батерии означават по-малък риск от пожари у дома, по-надеждни електрически превозни средства и по-високо ниво на сигурност при пътуване. Макар разработката засега да е тествана в устройства с размерите на таблет, експертите са оптимистични за нейното бъдещо приложение и в по-големи системи, включително електромобили.

Както отбелязват независими учени в областта, това е рядък пример за иновация, която едновременно подобрява безопасността и запазва високата производителност - нещо, от което модерният начин на живот има реална нужда.